高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先課件

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先第5章 框架、剪力墻、框架剪力墻結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法與設(shè)計(jì)概念教學(xué)提示介紹房屋結(jié)構(gòu)近似計(jì)算方法的基本假定； 講解框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載和水平荷載作用下的近 似計(jì)算方法 分層法和D值法； 講解剪力墻結(jié)構(gòu)（整體墻、小開(kāi)口墻、聯(lián)肢墻、 獨(dú)立墻肢以及壁式框架）在水平荷載作用下的內(nèi)力與側(cè)移計(jì)算方法； 講解框架剪力墻結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作計(jì)算方法； 講解相應(yīng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布特征與設(shè)計(jì)概念。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先教學(xué)要求 熟練掌握框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與側(cè)移計(jì)算方法； 掌握一片剪力墻在側(cè)向荷載作用下的內(nèi)力與側(cè)移計(jì)算、掌握墻身開(kāi)洞要求及洞口對(duì)墻肢的受力與變形的影響； 理解框架與剪力墻

2、的協(xié)同工作原理、掌握協(xié)同工作計(jì)算方法以及剛度特征值對(duì)框剪結(jié)構(gòu)的受力與變形的影響。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.1 計(jì)算基本假定平面結(jié)構(gòu)假定：一片框架或剪力墻可以抵抗在本身平面內(nèi)的側(cè)向力，平面外剛度忽略不計(jì)可以計(jì)算平面結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移；剛性假定樓板：樓板在自身平面內(nèi)剛度無(wú)限大，平面外剛度忽略不計(jì) 解決在水平荷載作用下各片平面結(jié)構(gòu)之間的荷載分配問(wèn)題；水平荷載作用方向假定。 水平荷載作用在房屋結(jié)構(gòu)的的主軸方向及斜交結(jié)構(gòu)方向（當(dāng)斜交方向角大于15時(shí)）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.2 框架結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法 計(jì)算假定：忽略桿件的軸向變形 豎向荷載作用下框架無(wú)側(cè)移。 桿件為等截面，其軸

3、線為框架計(jì)算軸線。5.2.1豎向荷載下內(nèi)力計(jì)算分層法 計(jì)算步驟： 1 計(jì)算梁柱線剛度。 有現(xiàn)澆板的梁：一邊有板 I=1.5Ir 兩邊有板 I=2.0Ir 柱: 除底層外,各柱線剛度乘以0.9 2 統(tǒng)計(jì)荷載后，計(jì)算梁的固端彎矩。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 3 計(jì)算梁、柱彎矩分配系數(shù)，確定傳遞系數(shù)。除底層柱外，上層各柱的傳遞系數(shù)取1/3；底層柱取1/2。 4 將框架分層。 分層后的柱端假定為固端 ADEHILMPADEHIEALHDMPIELH原結(jié)構(gòu)分層計(jì)算簡(jiǎn)圖高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 5 按力矩分配法計(jì)算每層梁、柱彎矩。 6 同層柱的柱端彎矩疊加。 7 將疊加后產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)不

4、平衡彎矩再分配一次。 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.2.2 水平荷載作用下的計(jì)算D值法 反彎點(diǎn)法 1計(jì)算假定：梁柱線 剛度之比為。 相應(yīng)地，有除底層柱外， 各層柱的反彎點(diǎn)位置處 于層高的中點(diǎn)；底層柱 的反彎點(diǎn)位于2/3柱高處。 2 柱的抗側(cè)剛度 ： ijk=12ic/h2 F1F2F3反彎點(diǎn)反彎點(diǎn)圖5.6框架在水平力作用下的彎矩圖高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 3 柱剪力： 層間剪力是按各柱的抗側(cè)剛度的比值分配給各柱 4 柱端彎矩 : 底層柱 : 其余各層柱： 5 梁端彎

5、矩 : 6 其余內(nèi)力：梁端剪力，柱軸力jmkjkjkjkViiV111131hVMkuk11132hVMkdkjkdjkujkhVMM211dcucrblblblbMMiiiMdcucrblbrbrbMMiiiM高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 D值法改進(jìn)的反彎點(diǎn)法 1 計(jì)算假定：(1) 柱AB端節(jié)點(diǎn)以及相鄰桿件的桿端轉(zhuǎn)角均為。(2) 柱AB以及相鄰上下柱的線剛度均為ic ；層間位移為，相應(yīng)地，柱的弦轉(zhuǎn)角= /hj。(3) 與柱AB相交梁的線剛度為i1、i2、i3、i4。 MAB VAB MBA VBA B A hAB 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 2 .柱的D值：由節(jié)點(diǎn)A、B的平

6、衡條件和結(jié)構(gòu)力學(xué)的轉(zhuǎn)角位移方程，可以推導(dǎo)出： 由此得柱AB的抗側(cè)剛度D值： 式中： c212ABABiVhc212ABABABiVDh2KKa=+c2iKi高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先柱剛度修正系數(shù)的計(jì)算 1234c2iiiiKi2KK0.52KK樓 層 簡(jiǎn) 圖 K 一般層 底層 12ciiKi高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 3 反彎點(diǎn)高度： 根據(jù)理論分析，D值法中反彎點(diǎn)高度比采用下式確定：式中： y0標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比，根據(jù)水平荷載作用形式，總層數(shù)m、該層位置n以及梁柱線剛度比的K值，查表求得 ; y1上下層梁剛度不同時(shí)，柱的反彎點(diǎn)高度比的修正值。當(dāng) 時(shí)，令根據(jù)I和梁、柱的線剛度

7、之比K，查表得 y1,y2上層層高與本層高度h不同時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值。y3下層層高與本層高度h不同時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值。 0123=y yyyy12ii34ii1234iiIii高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先利用D值法計(jì)算在水平荷載作用下框架內(nèi)力的步驟 (1) 根據(jù)表5-1，計(jì)算出各柱的梁柱剛度比K，及其相應(yīng)的抗側(cè)剛度影響系數(shù)，則抗側(cè)剛度，按式(5-5)，計(jì)算各框架柱的抗側(cè)剛度D值。 (2) 每層各柱剪力按其剛度D分配，當(dāng)j層的層剪力Vj，柱jk的剪力： (3) 計(jì)算柱jk的反彎點(diǎn)高度比y，按上式計(jì)算。 (4) 計(jì)算柱jk上下端彎矩。 =Vjkyh； =Vjk(1-y)h (5)

8、任一節(jié)點(diǎn)處左右橫梁的端彎矩根據(jù)上下柱端彎矩的代數(shù)和按橫梁線剛度進(jìn)行分配。 jkjkjDVVDM下M上高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.2.3框架側(cè)移計(jì)算 彎曲變形和剪切變形 框架的總變形應(yīng)由這兩部分變形組成。在近似計(jì)算中，只需計(jì)算由桿件彎曲引起的變形，即所謂剪切型變形。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 梁柱彎曲變形產(chǎn)生的剪切型側(cè)移 根據(jù)柱D值的定義，按下式進(jìn)行計(jì)算層間側(cè)移： 頂點(diǎn)側(cè)移為： 柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)

9、移： 樓層i處的側(cè)移： 樓層i的層間位移：eiijVDniin1nNiFBEAHV2130NiNiNi1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.3 剪力墻結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法剪力墻結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算方法 抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元和承重單體均由剪力墻（R.C墻）組成的空間結(jié)構(gòu)體系稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。5.3.1 剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)及及計(jì)算方法計(jì)算方法 結(jié)構(gòu)組成：結(jié)構(gòu)組成： 豎向：縱、橫墻 體系 （豎向分體系） 水平：樓蓋 體系（水平分體系） 承受荷載：

10、豎向：恒載、使用活載、豎向地震 作用 水平：水平地震作用、風(fēng)荷載高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先剪力墻的受力特點(diǎn)與類型 一般將其簡(jiǎn)化為平面結(jié)構(gòu)，假定剪力墻在自身平面內(nèi)受力，在側(cè)向荷載作用下處于二維應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)用平面有限元方法計(jì)算，但大都將其簡(jiǎn)化為桿系采用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法作近似計(jì)算。 剪力墻是否開(kāi)洞以及洞口的大小與分布情況對(duì)其受力與變形影響很大。 剪力墻根據(jù)開(kāi)洞情況的不同分兩大類：1）不開(kāi)洞或開(kāi)洞但洞口分布規(guī)則；2）不規(guī)則開(kāi)洞剪力墻。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先1）不開(kāi)洞或開(kāi)洞但洞口分布規(guī)則，可近似計(jì)算： （1）整體墻（小開(kāi)口整體墻）：16及洞口長(zhǎng)邊與洞口凈距、洞邊與墻邊近距； （2）

11、聯(lián)肢墻：開(kāi)洞較大但規(guī)則整齊，洞口間的連梁對(duì)墻肢的約束能力較強(qiáng)； （3）獨(dú)立墻肢：連梁約束能力弱，墻肢剛度較大； （4）壁式框架：洞口大，連梁與墻肢剛度相差不大，受力與變形性能接近于框架（帶剛域框架）。2）不規(guī)則開(kāi)洞剪力墻 當(dāng)洞口較大又排列不規(guī)則，不能簡(jiǎn)化為桿件體系，只能采用平面有現(xiàn)元方法。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先一、豎向荷載作用下的內(nèi)力 各片墻的豎向荷載可按其受荷面積計(jì)算樓板傳遞： 注：連梁處有M、V對(duì)墻M、V有影響 其它主要為軸力 樓面大梁傳來(lái) 大梁下：局部承壓 （集中力） 下部45向下傳均布kN/m （考慮側(cè)墻） 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先二、基本假定： 樓面結(jié)構(gòu)假定

12、：自身平面內(nèi)剛度很大，可視為剛度無(wú)限大的剛性樓板，平面外剛度較小，可忽略不計(jì)。 樓板平面內(nèi)沒(méi)有相對(duì)變形，各墻在樓面連接下水平受荷時(shí)作剛體運(yùn)動(dòng)。 平面結(jié)構(gòu)假定 各墻在自身平面內(nèi)剛度很大，平面外剛度小。 平面內(nèi)大 水平荷載作用下各墻受力 單向抗側(cè)力結(jié)構(gòu) 平面外小 不考慮 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先在單向抗側(cè)力的基本假定前提下，將縱橫兩方向墻體分別按平面結(jié)構(gòu)計(jì)算。 有效翼緣寬度與以下因素有關(guān) 截面形式 T L 剪力墻間距 翼緣厚度 門窗洞口寬度三、剪力分配 當(dāng)不考慮扭轉(zhuǎn)時(shí)，各片墻在同一樓板標(biāo)高處側(cè)移相等。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先總水平荷載按各片墻的剛度加權(quán)分配到各片墻；分配總荷

13、載與分配層剪力效果相同。四、受力特點(diǎn)與分類 整體墻和小開(kāi)口整體墻 無(wú)門窗洞口 開(kāi)口面積不超過(guò)墻面面積的16 只有很小洞口 孔洞凈間距 孔洞至墻邊凈距1ceqjijpimceqjjE IVVE Inpijj iVF高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先l洞口影響很小，按懸臂墻求截面內(nèi)力，正應(yīng)力直線分布。 門窗洞口稍大 小開(kāi)口整體墻 兩墻肢的應(yīng)力分布不再是直線關(guān)系（反彎點(diǎn)）（局部彎矩不超過(guò) 兩墻肢按直線分布計(jì)算的基礎(chǔ)上加以修正。整體彎矩的15） 雙肢：開(kāi)有一排較大洞口的墻 聯(lián)肢墻：開(kāi)口規(guī)則 整齊 多肢：開(kāi)有多排較大洞口的墻 整體性已經(jīng)破壞，正應(yīng)力分布與直線分布相差較大高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張

14、仲先較大洞口 聯(lián)肢墻（墻肢 獨(dú)立墻肢（連梁剛度很小，墻肢剛度大）連梁 ） 壁式框架（連梁剛度較大，墻肢較小接近框架） 不規(guī)則開(kāi)洞剪力墻 洞口較大，不規(guī)則，不能簡(jiǎn)化為桿系，用平面有 限元方法計(jì)算高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.3.2 整體墻近似計(jì)算方法整體墻近似計(jì)算方法 思路：懸臂、靜定 內(nèi)力與位移按材料力學(xué) 的方法計(jì)算 等效截面面積 Ad 剪力墻洞口立面面積 A0 剪力墻立面總面積0001 1.25:qdAAAAA洞口削弱系數(shù) 截面毛面積高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 等效折算慣性矩 等效抗彎剛度iiqiI hIh23.64(1)cqeqqqE IEIEIH GI高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

15、近似計(jì)算方法(張仲先 與荷載形式有關(guān) 考慮剪切變形的影響（G0.4E）高規(guī) ：1.2：剪力不均勻系數(shù) 工：全截面面積/腹板截面面積 T：查表 頂點(diǎn)位移21 9qeqqqEIEIIH A高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 截面應(yīng)力 依據(jù)平面假定，按材料力學(xué)公式計(jì)算。 301()8eqV HEI均布3011()60eqV HEI倒三角301()3eqV HEI頂部集中力高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.3.3聯(lián)肢墻的連續(xù)化計(jì)算方法 連續(xù)化方法：將連梁看作分散在整個(gè)剪力墻高度上的連續(xù)連桿。 目的：能夠進(jìn)行微積分運(yùn)算，進(jìn)而求解結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力與變形。 基本假定：1）忽略連梁的軸向變形2）兩墻肢各

16、截面的轉(zhuǎn)角和曲率相等3）各墻肢截面、連梁截面、層高等幾何尺寸沿全高相同高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先聯(lián)肢墻的結(jié)構(gòu)尺寸聯(lián)肢墻的的計(jì)算簡(jiǎn)圖高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 基本方法：力法連續(xù)化方法的基本體系高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 基本方程d1(x)+d2(x)+d3(x)=0d1(x)-由墻肢彎曲變形產(chǎn)生的相對(duì)位移d1(x)=-2cqm(x)d2(x)-由墻肢軸向變形產(chǎn)生的相對(duì)位移。d3(x)-由連梁彎曲和剪切變形產(chǎn)生的相對(duì)位移 墻肢的彎曲變形使連桿產(chǎn)生的相對(duì)位移：d1(x) 。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先d2(x)-由墻肢軸向變形產(chǎn)生的相對(duì)位移。 HxxHxHxH

17、xdxdxxAAEdxxNAAEdxEAxNdxEAxNx0212121211111 墻肢的軸向變形使連桿產(chǎn)生的相對(duì)位移：d2(x)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先d3(x)-由連梁彎曲和剪切變形產(chǎn)生的相對(duì)位移。 llllllvmIEhaxGaAEIEIhaxGAhaxEIhaxx3233333323132232231GaAEIIIllll 連桿自身的彎曲和剪切變形產(chǎn)生的相對(duì)位移：d3(x)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 位移協(xié)調(diào)方程： 將d1(x) 、 d2(x) 、 d3(x)的表達(dá)式分別代入上述位移協(xié)調(diào)方程，并整理可得： 基本微分方程（上式的而階微分）： 03211123021

18、 lHxxmIEhaxdxdxxAAEc 0321112 321 xIEhaxAAEclmd1(x)+d2(x)+d3(x)=0高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先墻肢截面在x高度處的內(nèi)力（彎、剪、軸）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 相對(duì)坐標(biāo)：x=x/H 基本微分方程的解（連桿沿高度分布的剪應(yīng)力）： 式中:m-連梁對(duì)墻肢的約束彎矩 V0-剪力墻的底部剪力 T-軸向變形影響系數(shù) cTVcm220高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先()-系數(shù)a-整體系數(shù)(連梁與墻肢剛度比）雙肢墻:多肢墻:高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 連梁計(jì)算跨度 2al=2a+2

19、hl/4 連梁折算慣性矩高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 聯(lián)肢剪力墻肢內(nèi)力: 連梁剪力: Vlj=(xj)h 連梁內(nèi)力 連梁彎矩: Mlj= Vlja 彎矩 墻肢內(nèi)力 軸力 剪力（后）式中: Mp(x)-x處外荷載產(chǎn)生的傾覆力矩； Mi(x) 、Ni(x)-i墻肢x處的彎矩和軸力； Ii 、 yi-i墻肢的截面慣性矩和該墻肢截面形心 到剪力墻組合截面重心的距離； I該片剪力墻組合截面（全截面）的慣性矩； iipipiIIMkIIkMM1 IyAkMNiipi高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先k-整體性能系數(shù)：為整體彎曲應(yīng)力與整體彎曲應(yīng)力和局部彎曲應(yīng)力的和的比值。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方

20、法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 墻肢剪力:20121hGAEIIIiiii高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 聯(lián)肢墻的位移和等效剛度1)剪力墻的側(cè)移 由墻肢的彎曲變形和剪切變形疊加高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先2）剪力墻的頂點(diǎn)側(cè)移倒三角形分布荷載均布荷載頂點(diǎn)集中荷載高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先3)等效剛度倒三角形分布荷載均布荷載頂點(diǎn)集中荷載高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先a-系數(shù)-墻肢剪切變形影響系數(shù)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 討論 整體系數(shù)a的影響高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.3.4獨(dú)立墻肢計(jì)算方法 a1,各墻肢按單片剪力墻計(jì)算思路：

21、將水平荷載按各墻肢剛度分配到各個(gè)墻肢上； 各墻肢按懸臂墻獨(dú)立計(jì)算。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先l方法： 按墻肢折算慣性矩分配基底剪力 第i墻肢底層剪力 聯(lián)肢墻基底總剪力 Ii0為墻肢折算慣性矩，若不考慮剪切變形則取將 按原來(lái)荷載分布形式作用于每個(gè)獨(dú)立墻肢上 按懸壁墻計(jì)算各墻肢截面M，V及側(cè)移01oio imoiiIVVIo iV0V21.21oiiiiIIEIGAho iVoiiII高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 洞口或連梁大小的影響a1,獨(dú)立墻肢1 a 10 ,連肢墻a10,小開(kāi)口墻a10, 框架高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先例題5-4高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先

22、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.4框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的近似計(jì)算 豎向荷載作用下，按各自的受荷面積計(jì)算內(nèi)力 水平荷載作用下，通過(guò)樓板協(xié)調(diào)變形，采用協(xié)同工作方法計(jì)算內(nèi)力 框-剪結(jié)構(gòu)協(xié)同工作計(jì)算方法，適用于比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)，且只能計(jì)算平移時(shí)的剪力分配；若有扭轉(zhuǎn)，則單獨(dú)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)計(jì)算，然后內(nèi)力疊加。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.4.1簡(jiǎn)化假定及計(jì)算簡(jiǎn)圖 所有梁柱單元集成為總框架，按抗推（剪切）剛度； 所有墻肢集成為總剪力墻，按懸臂墻計(jì)算其抗側(cè)剛度EIeq； 與墻肢相連的聯(lián)系梁集成為總聯(lián)系梁； 計(jì)算簡(jiǎn)圖一：鉸接體系剪力墻

23、與框架通過(guò)樓板聯(lián)系高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 計(jì)算簡(jiǎn)圖二：剛接體系剪力墻與框架通過(guò)梁聯(lián)系 計(jì)算目的：計(jì)算總剪力墻的剪力、彎矩，總框架的剪力，總聯(lián)系梁的彎矩、剪力。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.4.2協(xié)同工作的基本原理 連續(xù)化方法將總聯(lián)系梁沿全高連續(xù)分布,成為連續(xù)桿件高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先對(duì)鉸接體系，按材料力學(xué)懸臂梁內(nèi)力與彎曲變形的關(guān)系式,有下列關(guān)系（要求推導(dǎo)） xpxpdxydEIfw44高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 定義:框架的抗推剛度總框架在樓層處產(chǎn)生單位剪切 變形所需要的水平剪力。dxdyCCVfff由以上定義，得總框架的層間剪力為：對(duì)上式微分，

24、得： 22dxydCxpdxdVfff高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先將pf(x)代入，得： wwfEIxpdxydEICdxyd2244令： HxwfEICH整理后，得（框剪結(jié)構(gòu)協(xié)同工作微分方程）： pEIHdyddydw422244高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 由此，據(jù)求解的位移函數(shù)y（x）可確定剪力墻任意截面處的轉(zhuǎn)角、彎矩和剪力（以下依次）。ddyHdxdy122222dydHEIdxydEIdxdEIMwwww33233dydHEIdxydEIdxdMVwwwwddyHCdxdyCVfff框架承擔(dān)的剪力為：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 倒三角形分布荷載作用下的計(jì)算公

25、式為：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 計(jì)算圖表：由 、 查出表中系數(shù)，按下列公式計(jì)算（以下依次為側(cè)移、墻彎矩、墻剪力）0000VVVVMMMMffyywwwwHH 總框架剪力為 wpfVVV高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.4.3 框-剪結(jié)構(gòu)位移與內(nèi)力分布規(guī)律 主要影響因素剛度特征值 =0時(shí)為剪力墻結(jié)構(gòu) ； = 時(shí)為框架結(jié)構(gòu) 位移曲線 剪力分配wfEICH外荷載剪力剪力墻剪力框架剪力高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先荷載分配剪力墻承受的荷載框架承受的荷載高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.4.4內(nèi)力調(diào)幅 1.聯(lián)系梁 抗彎剛度折減，最低可達(dá)0.5EI 目的： 塑性鉸出現(xiàn)在梁中；

26、 便于施工。 2.框架剪力調(diào)整 目的：保證作為第二道防線的框架具有一定的抗側(cè)力能力 方法：抗震設(shè)計(jì)時(shí)，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的各層框架總剪力按下列方法調(diào)整：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 1）剪力不調(diào)整 ：滿足V0.2V0要求的樓層，其框架總剪力不必調(diào)整； 2）剪力須調(diào)整：不滿足式V0.2V0要求的樓層，其框架總剪力應(yīng)按0.2V0和1.5V,max二者的較小值采用即： 0.2V0 V=min 1.5Vmax V0對(duì)框架柱數(shù)量從下至上基本不變的規(guī)則框架，應(yīng)取對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的結(jié)構(gòu)底部總剪力；對(duì)框架柱數(shù)量從下至上分段有規(guī)律變化的結(jié)構(gòu)，應(yīng)取每段最下一層結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值

27、的底部總剪力。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 V對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值且未經(jīng)調(diào)整的各層框架承擔(dān)的地震總剪力； V,max 對(duì)框架柱數(shù)量從下至上基本不變的規(guī)則框架，應(yīng)取對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值且未經(jīng)調(diào)整的各層框架承擔(dān)的地震總剪力中的最大值； V,max 對(duì)框架柱數(shù)量從下至上分段有規(guī)律變化的結(jié)構(gòu)，應(yīng)取每段中對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值且未經(jīng)調(diào)整的各層框架承擔(dān)的地震總剪力中的最大值。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)

28、設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.4.5壁式框架計(jì)算1.剛域 2. 計(jì)算簡(jiǎn)圖 剛域長(zhǎng)度 變截面桿件 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先3.壁式框架內(nèi)力計(jì)算 在水平荷載作用下的內(nèi)力分析可采用D值法。 1)剛域桿件的線剛度計(jì)算高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 c和c均桿件剛度修正系數(shù)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先2)考慮剪切變形后壁柱D值計(jì)算 按下表計(jì)算高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先3)考慮剪切變形后對(duì)壁柱反彎點(diǎn)高度的修正： y=a+sy0+y1+y2+y3 式中：a壁柱下端剛域相對(duì)長(zhǎng)度； s=h/h y0標(biāo)準(zhǔn)反彎

29、點(diǎn)高度比； y1壁柱上、下壁梁線剛度變化時(shí)對(duì)反彎點(diǎn)高度的修正值； y2上層層高變化時(shí)對(duì)反彎點(diǎn)高度的修正值；y3下層層高變化時(shí)對(duì)反彎點(diǎn)高度的修正值； 方法同普通框架 計(jì)算方法高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先4）壁式框架位移計(jì)算 壁式框架的水平位移同樣也包括兩部分:梁柱彎曲變形產(chǎn)生的（剪切型）位移及柱軸向變形產(chǎn)生的(彎曲型)側(cè)移。但軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移在框架結(jié)構(gòu)中很小，可以略去不計(jì)。 剪切型變形計(jì)算方法 層間位移： ui=Vi/ Dij 頂點(diǎn)位移: u= ui高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.5扭轉(zhuǎn)近似計(jì)算5.5.1概述 扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)不利； 扭轉(zhuǎn)不可避免； 扭轉(zhuǎn)很難精確計(jì)算； 近似計(jì)算基于平

30、面結(jié)構(gòu)假設(shè)和樓板無(wú)限剛性假設(shè)； 著重建立關(guān)于扭轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)概念。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先5.5.2質(zhì)量中心、剛度中心、扭轉(zhuǎn)偏心距 近似計(jì)算須先確定結(jié)構(gòu)各層水平力作用線與剛度中心，兩者之間的距離為扭轉(zhuǎn)偏心距。 風(fēng)荷載合力的作用線按整體風(fēng)荷載計(jì)算方法； 水平地震作用的作用線沿主軸（或斜交結(jié)構(gòu)）方向通過(guò)質(zhì)心。 質(zhì)心：即結(jié)構(gòu)平面的重心，質(zhì)量的形心（質(zhì)量分布均勻時(shí)為結(jié)構(gòu)平面的形心）。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先質(zhì)心坐標(biāo)： xm=ximi/mi=xiwi/xiwiym=yimi/mi=yiwi/yiwi高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先 剛度中心：各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度的中心 抗側(cè)剛度：各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元在單位層間位移下的層剪力值。 Dyi=Vyi/dy Dxk=Vxk/dx 剛心坐標(biāo)： x0=Dyixi/Dyiy0=Dxkyk/Dxk 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)近似計(jì)算方法(張仲先剛心坐標(biāo)計(jì)算方法框架結(jié)構(gòu)：框架柱的D值即為其抗側(cè)剛度剪力墻結(jié)構(gòu)： x0=Jeqyixi/Jeqyi y0=Jeqxkyk/Jeqxk